基于灰色关联分析的岩爆预测方法研究

锦屏辅助洞是锦屏一级、二级水电站前期工程的关键施工项目，因其地下埋深较大，地应力较高，具备岩爆发生的必要条件，为避免和减少岩爆造成的损失，采用灰色系统的灰色关联分析理论，开展了锦屏二级水电站辅助洞的岩爆预测预报研究。选取影响岩爆的一些主要因素：最大主应力、单轴抗压强度、点荷载强度、完整性系数和弹性能指数进行岩爆预测分析，所得结果与实际工程情况基本一致，说明了基于灰色关联分析岩爆预测方法的合理性。     

堰塞湖风险评估快速检测与应急抢险技术和装备研发研究构想与成果展望

我国堰塞湖灾害发生频率高、分布范围广、受灾群众多、经济损失大,提升堰塞湖灾害防灾减灾救灾能力是国家重大需求。目前,我国堰塞湖风险快速评估与应急抢险技术和装备研究尚处于起步和探索阶段：在理论方面对堰塞坝成生机制及溃决机理尚认识不清；在技术方面目前已有的堰塞湖风险快速评估方法及应急处置装备尚不能满足堰塞湖高效应急抢险的需求。针对堰塞湖风险快速评估与应急处置这一国家重大需求,拟运用现代地质学、水沙动力学与信息学等多学科综合交叉与融合的手段,旨在解决“基于岸坡地质和运动过程分析的堰塞体形成机理、不同结构及变化环境下的堰塞体溃决机理”两大科学问题,突破“堰塞湖多源信息快速感知与动态识别和结构探测技术、基于携砂水流的堰塞体溃决过程模拟技术、考虑结构形态要素的堰塞湖致灾风险评估技术、堰塞湖高效排水疏通及堰塞体流道控制技术”四大关键技术,形成完善的堰塞湖风险评估体系及应急抢险成套技术和装备。通过开展堰塞体形成与溃决机理及溃决过程、多源信息快速感知与探测、险情应急监控与预警、致灾风险评估、高风险堰塞湖应急处置技术及应急抢险关键装备研发等六个方面的系统研究工作,破解堰塞湖成生及溃决难题,构建堰塞湖风险评估理论体系,最终形成成套堰塞湖应急处置技术和装备并进行示范应用,以期通过协作攻关研究进而提升我国堰塞湖应急处置与抢险水平并为保障人民生命财产安全提供科技支撑。     

机制砂中石粉对混凝土物理力学性能的宏细观影响机制

石粉作为机制砂生产过程中的副产品，是区别于天然砂的主要特征之一，本文在结合现有规范的基础之上，提出了将机制砂中石粉纳入胶凝体系的配合比设计方法，系统开展了两种岩性（石灰岩、花岗岩）石粉及其在不同含量条件下的室内混凝土物理力学性能试验，并结合X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、热重分析仪（TGA）等测试手段深入分析了石粉对混凝土的微观作用机理。研究结果表明：当按照本试验混凝土配合比，以石粉替代机制砂的情况下，随着石粉含量的增加，混凝土的抗压强度、劈裂强度均呈先增大后减小的趋势。微观机理分析表明机制砂中的石粉大多是惰性的，仅微量石灰岩石粉存在有限的化学活性，促进早期水泥水合作用，进而加快混凝土的早期强度的发展。机制砂中的石粉在混凝土中主要发挥物理填充作用，其含量保持在16%~19%时，能发挥良好的微集料填充效应提升混凝土力学性能，超过该范围则导致稀释效应降低混凝土力学性能。在石粉含量相同的情况下，由于花岗岩石粉组的混凝土试样的整体微观结构相较于石灰岩石粉组更为致密，从而导致花岗岩石粉组的混凝土宏观力学性能强于石灰岩石粉组。相比于同类研究，本研究获得的最优石粉含量处于较高范围，可为高石粉含量的机制砂混凝土的配合比设计及机制砂石骨料制作过程中的石粉含量控制提供科学依据。     

绿片岩蠕变损伤本构关系研究

通过对绿片岩三轴蠕变试验数据的研究,分析绿片岩蠕变过程中衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段的各自特征,表明在蠕变加速阶段绿片岩的损伤在急剧增加。对于广义Bingham蠕变模型,在衰减和稳态蠕变阶段引入一非线性函数,在加速蠕变阶段引入损伤,建立绿片岩的蠕变损伤本构关系。通过岩石全自动流变伺服仪上得到的绿片岩流变数据来对新的蠕变损伤模型参数进行辩识,得到蠕变损伤模型的材料参数。蠕变损伤模型和试验结果相比较,发现该模型能够很好地描述蠕变曲线中初始的衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段,从而证明该模型的正确性和合理性。     

核电厂边坡地震动力响应研究

 将大型、复杂条件核电厂边坡简化为含结构面的单自由面柱体模型和多自由面斜坡模型，研究地震波前处理和输入、人工透射边界设置，模拟简谐波和地震波的传播、反射、振荡和衰减规律，比较理论解和数值解的吻合性，采用强震记录分析边坡地震时程响应规律。研究表明：地震波在柱体模型的单自由面上产生放大效应和反射，在软弱夹层处产生反射和透射。约束边界反射地震波，设置黏滞吸收边界和自由场透射边界则有效消除反射现象。地震波在斜坡模型的斜面上产生多次自由面放大效应，且放大效应随着高程增大而增大。地震作用下各向异性斜坡的自由面放大效应较之各向同性斜坡强烈，软弱夹层处产生较大的相对滑移和永久变形，各向异性条件下更不利于边坡的抗震稳定。     

供水增压泵站改造的优化计算

城乡一体化供水布局中,中途增压泵站对保证乡镇供水管网的水压具有重要作用。目前,多数供水增压泵站采用传统水池增压方式,上游进水管网余压难以充分利用,运行成本较高。基于水池增压改造的余压利用系统为水池和管道联合增压方式,在下游用水量低时,可使水流不经水池,直接由管道泵输水;在用水高峰期,可以通过切换到水池泵运行,以满足用户的高用水量和水压需求。借助供水管网水力模型和遗传算法,以供水能耗最低为目标函数,得到管道泵和水池泵的最佳运行方案。该方案根据不同的用水流量和市政管网压力值,合理切换管道泵和水池泵,计算及工程实践结果显示优化增压方式后能耗明显降低。     

基于破坏准则的岩石压剪断裂判据研究

在分析压剪复合型裂纹尖端应力场的基础上，利用最小J2准则得到压剪裂纹的起裂角。把岩石压剪断裂问题与岩石的破坏准则联系在一起，利用岩土材料中广泛应用的Mohr-Coulumb准则和Drucker-Prager准则分别建立两个岩石压剪断裂判据。计算结果表明，基于强度准则建立的岩石压剪断裂判据比较合理；纯Ⅱ型裂纹的断裂韧度与纯Ⅰ型裂纹的断裂韧度的比值与泊松比和内摩擦角的取值有关系（纯Ⅱ型裂纹的起裂角是某个定值时），而与其他岩石力学参数没有关系。     

眼动分析用于社区公园恢复性环境评价初探

作为与居民日常生活联系紧密的城市绿地，社区公园对居民身心健康具有直接影响。然而，既有的恢复性环境评价方法缺乏针对视觉感知的客观分析，未能有效指导社区公园的健康化营造。以成都市中心城区8个社区公园为样本，采用眼动追踪技术开展基于视觉感知的社区公园恢复性环境评价试验，建立基于眼动分析的社区公园恢复性环境评价模型，为探究环境与人群健康关系提供了新的量化方法。研究表明：（1）环境要素丰富、自然特征鲜明的景观对人群更具有吸引力；（2）平均注视时间、平均瞳孔直径等眼动指标与人群感知恢复性效益评价具有较强的相关性，能够对感知恢复性效益进行有效解释；（3）基于眼动分析的恢复性环境评价模型可对社区公园做出视觉感知维度的客观评价，可通过客观视觉指标指导其恢复性环境的营造。     

岩石应变软化模型在深埋隧洞数值分析中的应用

 随着地下洞室的大量兴建，且埋深越来越深，深埋地下洞室的开挖稳定性问题显得非常重要。针对深埋隧洞围岩特殊的力学特性表现，采用应变软化模型进行数值分析更为合适。首先，对深埋隧洞围岩力学特性和岩石应变软化模型进行简单分析，并且通过数值加载试验分析了Mohr-Coulomb弹塑性模型和应变软化模型计算得到岩石应力–应变关系之间的区别。然后，对简单圆形深埋隧洞进行数值分析，对比分析了Mohr-Coulomb弹塑性模型和应变软化模型计算结果之间的差别，分析主要针对围岩的变形、塑性区和安全系数。最后，采用应变软化模型对两家人水电站深埋地下洞室群进行计算分析，对该地下洞室群的开挖稳定性进行评价。计算结果表明，调压室主室两侧边墙和各洞室连接处的变形较大，较其他地方更危险，需要加强对调压室主室边墙和各洞室连接处的支护强度。     

基于物理模拟的堰塞湖溢流溃决机理

受持续来流影响，在大江大河内形成的堰塞湖极易在数十天甚至数天内漫顶溢流溃决，引发非常态溃决洪水，严重威胁下游沿岸地区人民群众生命财产安全。堰塞湖溃口坍塌变形发展迅速、现场观测难度大，当前普遍难以实地观测堰塞湖溃口形态变化及水力学参数，至今未能获取溃口坍塌发展的真实数据。针对堰塞湖溃决洪水威胁及溃决机理不明等难题，基于堰塞湖溃决过程现场观察及历史堰塞湖溃决案例分析，阐明堰塞体体型、材料级配、库容及上游来水量是决定堰塞体危险性的关键。并以“11·3”白格堰塞湖为原型，分别开展了堰塞湖溃决1∶80室内和1∶20野外物理模型试验，揭示堰塞体溃口发展遵循“流速驱动、流量控制”，以获得较大流速为目标的自我演化机制；溃口坍塌发展的主要动力机制是携沙水流剪切冲刷、陡坎上游负压区涡流掏刷、陡坎下游高速水流冲刷、边坡重力坍塌；堰塞体溃决坍塌依次呈现尾部下切、陡坎溯源、全断面下切、上冲下淤4个发展阶段变化特征，溃口平面形态相应依次呈现线条型、倒喇叭型、双曲面型、近似等宽型4个变化特征。陡坎溯源是溃决前最高效的冲刷方式，也是判断堰塞体漫顶过流后是否溃决的重要标志。开展堰塞湖溢流溃决大型物理模拟试验有助于推动高危堰塞湖应急疏通排水设计和堰塞体坍塌控溃技术发展，为堰塞湖应急处置提供参考。